新高考物理一輪復(fù)習(xí)提升練習(xí)導(dǎo)學(xué)案第45講 機械波（原卷版）

第45講機械波第45講機械波學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)明確目標(biāo)確定方向1機械波的產(chǎn)生和傳播2描述機械波的物理量機械波的圖像波的干涉和衍射多普勒效應(yīng)【知識回歸】回歸課本夯實基礎(chǔ)第一部分：基礎(chǔ)知識梳理一、機械波1.形成條件(1)有發(fā)生機械振動的波源。(2)有傳播介質(zhì)，如空氣、水等。2.傳播特點(1)傳播振動形式、傳播能量、傳播信息。(2)質(zhì)點不隨波遷移。3.機械波的分類(1)橫波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互垂直，有波峰和波谷。(2)縱波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上，有疏部和密部。4.機械波的描述(1)波長(λ)：在波動中，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離。①在橫波中，兩個相鄰波峰(或波谷)間的距離等于波長。②在縱波中，兩個相鄰密部(或疏部)間的距離等于波長。(2)頻率(f)：波的頻率等于波源振動的頻率。(3)波速(v)：波在介質(zhì)中的傳播速度，由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定。(4)波長、頻率(或周期)和波速的關(guān)系：v＝eq\f(λ,T)＝λf。5.波的圖像(1)坐標(biāo)軸：橫坐標(biāo)表示沿波傳播方向上各個質(zhì)點的平衡位置，縱坐標(biāo)表示該時刻各個質(zhì)點離開平衡位置的位移。(2)意義：表示在波的傳播方向上，某時刻各質(zhì)點離開平衡位置的位移。二、波的干涉和衍射現(xiàn)象多普勒效應(yīng)1.波的干涉和衍射波的干涉波的衍射條件兩列波的頻率必須相同，相位差保持不變產(chǎn)生明顯衍射的條件：障礙物或孔的尺寸比波長小或相差不多現(xiàn)象形成加強區(qū)和減弱區(qū)相互隔開的穩(wěn)定的干涉圖樣波能夠繞過障礙物或孔繼續(xù)向前傳播2.多普勒效應(yīng)(1)條件：聲源和觀察者之間有相對運動(距離發(fā)生變化)。(2)現(xiàn)象：觀察者感到頻率發(fā)生變化。(3)實質(zhì)：聲源頻率不變，觀察者接收到的頻率變化。第二部分：重難點辨析波的多解問題的處理方法1．造成波動問題多解的主要因素(1)周期性：①時間周期性：時間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確。②空間周期性：波傳播距離Δx與波長λ的關(guān)系不明確。(2)雙向性：①傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定。②振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定。如：a.質(zhì)點達到最大位移處，則有正向和負向最大位移兩種可能。b．質(zhì)點由平衡位置開始振動，則起振方向有向上、向下(或向左、向右)兩種可能。c．只告訴波速不指明波的傳播方向，應(yīng)考慮沿兩個方向傳播的可能，即沿x軸正方向或沿x軸負方向傳播。d．只給出兩時刻的波形，則有多次重復(fù)出現(xiàn)的可能。解決此類問題時，往往采用從特殊到一般的思維方法，即找到一個周期內(nèi)滿足條件的特例，在此基礎(chǔ)上，如知時間關(guān)系，則加nT；如知空間關(guān)系，則加nλ。(3)波形的隱含性形成多解：在波動問題中，往往只給出完整波形的一部分，或給出幾個特殊點，而其余信息均處于隱含狀態(tài)。這樣，波形就有多種情況，形成波動問題的多解性。2．解決波的多解問題的思路(1)首先要考慮波傳播的“雙向性”，例如，nT＋eq\f(1,4)T時刻向右傳播的波形和nT＋eq\f(3,4)T時刻向左傳播的波形相同。(2)其次要考慮波的周期性，若已知一段時間，就要找出與周期的關(guān)系，寫成t＝nT＋Δt，Δt<T；若已知一段距離，就要找出與波長的關(guān)系，寫成x＝nλ＋Δx，Δx<λ?！镜淅治觥烤x例題提高素養(yǎng)【例1】．一列簡諧橫波在SKIPIF1<0時的波形圖如圖甲所示，圖乙為質(zhì)點b的振動圖像。下列說法正確的是（

）

A．質(zhì)點a振動的振幅為12cm B．該波沿x軸正方向傳播C．經(jīng)過1s時間，質(zhì)點a將向左移動2m D．SKIPIF1<0時刻，SKIPIF1<0處質(zhì)點加速度最大【例2】．如圖所示，是兩列頻率相同的橫波相遇后某時刻的情況，實線表示波峰，虛線表示波谷。則在兩列波相互疊加的過程中（）A．P點相對平衡位置的位移始終最大B．P點相對平衡位置的位移可能小于N點相對平衡位置的位移C．P點和Q點的振動情況完全相同D．P點和Q點連線上的某點可能與N點的振幅相同【例3】．位于坐標(biāo)原點O的波源S產(chǎn)生的簡諧橫波向右傳播，波的振幅SKIPIF1<0，波速SKIPIF1<0，設(shè)SKIPIF1<0時刻波剛好傳到SKIPIF1<0處，部分波形如圖所示，P是在波的傳播方向上SKIPIF1<0的質(zhì)點，求：（1）波源S開始振動的方向和該波的周期T；（2）SKIPIF1<0時刻波源S的位置坐標(biāo)；（3）從SKIPIF1<0時刻起，SKIPIF1<0處的質(zhì)點第一次到達波谷的時間。

【鞏固練習(xí)】舉一反三提高能力1．如圖所示為一列向右傳播的簡諧橫波在某一時刻的波形圖，該波的周期為T＝1s，此時兩個質(zhì)點P、Q到各自平衡位置的距離相等。下列說法正確的是（

）A．此時刻兩質(zhì)點的速度相同B．此時刻兩質(zhì)點的加速度方向均沿y軸負方向C．兩質(zhì)點將同時回到平衡位置D．該波的波速為2cm/s2．關(guān)于振動與波，下列說法錯誤的是（）A．有的同學(xué)為了更好地欣賞音樂而戴上降噪耳機，這是利用了波的干涉原理B．在頻率相同的兩列波的疊加區(qū)域，若質(zhì)點到兩列波源的距離相等，該質(zhì)點的振動一定加強C．某彈簧振子的振動方程為SKIPIF1<0，則在SKIPIF1<0時刻，振子的速度為零D．在地球上測量出星球上某些元素發(fā)出的光波頻率，若其小于地球上這些元素靜止時的發(fā)光率，則利用多普勒效應(yīng)可以推知該星球在遠離地球3．下列說法正確的是（）A．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加一個偏振片以增加透射光的強度B．當(dāng)波源與觀察者互相靠近時，觀察者接收到的波的頻率會變小C．X射線能夠穿透物質(zhì)，可以用來檢查人體內(nèi)部器官D．光在任何介質(zhì)中的傳播速度都為SKIPIF1<04．下列現(xiàn)象解釋正確的是（）A．一束光不能通過兩個相互垂直的偏振片，說明光是一種縱波B．某一遙遠星球離地球遠去，那么地球上接收到該星球發(fā)出光的波長要變短C．肥皂泡在陽光下呈現(xiàn)彩色條紋是因為光在肥皂薄膜前后表面的兩束反射光發(fā)生了干涉現(xiàn)象D．光的雙縫干涉圖樣與單縫衍射圖樣都是等寬的明暗相間的條紋多選5．如圖甲，在電視劇《西游記》中，孫悟空為朱紫國國王懸絲診脈，中醫(yī)懸絲診脈懸的是“絲”，“診”的是脈搏通過懸絲傳過來的振動，即通過機械波判斷出病灶的位置與輕重緩急。如圖乙，假設(shè)“絲”上有A、B、C三個質(zhì)點，坐標(biāo)分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，A、B兩質(zhì)點運動的方向始終相反，波長大于0.6m。SKIPIF1<0時刻，朱紫國國王搭上絲線圖中的質(zhì)點A，質(zhì)點A開始振動，其振動圖像如圖丙所示，產(chǎn)生的機械波沿絲線向?qū)O悟空傳播。關(guān)于該機械波，下列說法正確的是（）

A．波長為0.8mB．波速為1.6m/sC．SKIPIF1<0時，質(zhì)點C第一次運動到波峰D．在SKIPIF1<0到SKIPIF1<0內(nèi)，質(zhì)點B通過的路程為3.5mmE．若孫悟空將絲線的另一端搭在自己的脈搏上，他的脈搏振動頻率為1Hz，則絲線中兩列波相遇時能發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象多選6．一列簡諧橫波沿SKIPIF1<0軸傳播，傳播速度為SKIPIF1<0。某時刻開始計時，P質(zhì)點的振動圖像如圖甲所示，SKIPIF1<0時的部分波形如圖乙所示，則（

）

A．該波沿SKIPIF1<0軸正方向傳播B．P振動頻率為SKIPIF1<0C．P平衡位置的坐標(biāo)SKIPIF1<0D．再經(jīng)過SKIPIF1<0，質(zhì)點P通過的路程為SKIPIF1<0多選7．如圖甲為一列簡諧橫波在SKIPIF1<0時的波形圖，圖乙是質(zhì)點a的振動圖像，下列說法正確的是（

）A．該波向x軸正方向傳播B．該波波速為SKIPIF1<0C．該波碰到尺寸為SKIPIF1<0的障礙物不能發(fā)生衍射現(xiàn)象D．質(zhì)點a在SKIPIF1<0的時間里運動的路程為SKIPIF1<0多選8．水面上的O點，有一個持續(xù)振動的振源如圖所示為0時刻水波向+x方向傳播的波形圖，P、Q為波在該方向上的兩個質(zhì)點。已知該水波的傳播速度為10m/s，下列說法正確的是（）

A．振源振動的頻率為5HzB．質(zhì)點Q的速度大小為10m/s，方向沿+x軸方向C．Q質(zhì)點的振動方程為SKIPIF1<0D．質(zhì)點P在0時刻之后的0.2s內(nèi)通過的路程為20cm多選9．如圖所示，一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播，實線為SKIPIF1<0時刻的波形圖，虛線為SKIPIF1<0時刻的波形圖，M是SKIPIF1<0處的質(zhì)點。則下列說法正確的是（）

A．SKIPIF1<0時刻，質(zhì)點M運動方向沿y軸正方向 B．該簡諧波的最小頻率為2HzC．該簡諧波的最小傳播速度為4m/s D．SKIPIF1<0時，質(zhì)點M位移可能為0多選10．兩個沿y軸做簡諧運動的質(zhì)點產(chǎn)生的簡諧波在t=0時刻的圖像如圖所示，此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m處的P、Q兩質(zhì)點剛開始振動。已知兩波源分別位于橫軸上x=-0.2m和x=1.2m處，它們的周期均為1s、振幅均為2cm，質(zhì)點M的平衡位置在x=0.5m處，下列說法正確的是（）

A．質(zhì)點P、Q同時運動到M點B．兩波源的起振方向均沿y軸負方向C．0~3s時間內(nèi)質(zhì)點M通過的路程為18cmD．t=3s時刻，質(zhì)點M偏離平衡位置的位移為-4cm多選11．月湖之畔，漢江之濱的琴臺音樂廳是武漢的藝術(shù)殿堂，音樂廳的“穹頂”安裝有消音設(shè)備，能夠削弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲。原理如圖所示，一定波長的聲波從A端輸入，在S點分成兩列聲波，分別通過直徑和半圓通道到達聲波輸出端B，將消音設(shè)備的半徑調(diào)整為SKIPIF1<0時，可以使聲波在輸出端B起到“消聲”效果，則由此可知該聲波的波長可能為（）（計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

A．0.92m B．0.46m C．0.30m D．0.15m多選12．甲、乙兩列簡諧橫波在同種介質(zhì)中沿x軸傳播，傳播方向及t=0時刻的波形如圖所示，甲波剛好傳播到x=1cm處，乙波剛好傳播到x=9cm處，經(jīng)過0.2s，x=2cm處的質(zhì)點剛好第一次到達y=4cm處，則下列說法正確的是（）

A．波的傳播速度大小為2m/sB．x=7cm處的質(zhì)點的起振方向為y軸負向C．兩列波在x=5cm處疊加后，該處為振動減弱點D．當(dāng)甲波傳播到x=6cm處時，x=6cm處質(zhì)點已運動的路程為16cmE．t=0.8s時，x=6cm處質(zhì)點的位移為0多選13．花樣游泳被譽為水中芭蕾，某運動員在花樣游泳比賽中，有一場景：用手拍皮球，水波向四周散開，這個場景可以簡化為如圖，波源O起振方向向下，垂直于水平介質(zhì)平面做簡諧運動，所激發(fā)的橫波在均勻介質(zhì)中向四周傳播。t=0時，離O點10m的質(zhì)點A開始振動；t=2s時，離O點20m的質(zhì)點B開始振動，此時質(zhì)點A第3次回到平衡位置。下列說法正確的是（）A．t=2s時，質(zhì)點A振動方向向下B．t=1s時，AB連線中點的質(zhì)點剛開始振動C．該波遇到1m的障礙物，會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D．該波與周期為2s的波相遇，會發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象14．如圖所示，沿